Recenti studi scientifici hanno evidenziato che le proteine SMC svolgono un ruolo cruciale nella piegatura e torsione del DNA, influenzando la struttura e la funzionalità del materiale genetico sia negli esseri umani che nel lievito. Questa scoperta è stata effettuata da un team di ricercatori dell’Istituto Kavli presso l’Università di Tecnologia di Delft e del Vienna BioCenter dell’IMP, i quali hanno individuato una nuova caratteristica dei motori molecolari responsabili dell’organizzazione dei cromosomi.
Sei anni fa, gli stessi scienziati avevano già dimostrato che le proteine motorie SMC sono in grado di creare anelli lunghi nel DNA. Ora, la novità consiste nel fatto che queste proteine introducono anche significativi torcimenti negli anelli formati. Questa scoperta ha permesso di approfondire la comprensione della struttura e del funzionamento dei cromosomi, gettando luce sulle dinamiche di gestione del DNA all’interno delle cellule.
Il recente studio, pubblicato su Science Advances, ha rivelato che le proteine SMC svolgono un ruolo fondamentale nella compattazione del DNA e nella sua corretta funzionalità cellulare. Immaginate di dover far entrare due metri di corda in uno spazio più piccolo della punta di un ago: questo è il compito che ogni cellula del nostro corpo affronta quando deve imballare il proprio DNA nel nucleo cellulare. La natura ha sviluppato strategie sorprendenti per gestire questa sfida, avvolgendo il DNA in strette spirali e avvolgendolo attorno a proteine specializzate per uno stoccaggio efficiente.
Tuttavia, non basta solo imballare il DNA: le cellule devono anche essere in grado di accedere e gestire questo materiale genetico quando necessario. Durante la divisione cellulare, il DNA deve svolgersi completamente, duplicarsi e separarsi nelle nuove cellule. Questo complesso processo è controllato dai complessi SMC, motori molecolari che creano anelli nel DNA e che svolgono un ruolo cruciale nella regolazione della struttura cromosomica.
Nel laboratorio di Cees Dekker presso la TU Delft, i ricercatori hanno sviluppato un innovativo metodo per osservare le proteine SMC in azione, utilizzando le “pinzette magnetiche” per studiare i passaggi di annodamento del DNA. In modo sorprendente, è emerso che le proteine SMC non solo tirano il DNA per formare anelli, ma lo torcono anche in modo sinistrorso di 0,6 giri ad ogni passaggio. Questa azione di torsione è stata riscontrata non solo nelle proteine SMC umane, ma anche in quelle presenti nel lievito, dimostrando una coerenza evolutiva nella gestione del DNA.
Questi risultati forniscono importanti informazioni per comprendere il funzionamento di questi motori molecolari e rivelano come l’annodamento del DNA influenzi direttamente la struttura cromosomica e processi cruciali come l’espressione genica. Inoltre, le proteine SMC sono coinvolte in varie patologie genetiche, come la sindrome di Cornelia de Lange, e una migliore comprensione di questi processi è fondamentale per individuare le cause molecolari di tali malattie.
